پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر، به منظور پیش بینی دقیقتر رفتار کامپوزیتهای پلیمری در حضور نانوذرات، مدلی عددی ارائه دادهاند. تفاوت نتایج حاصل از این مدل نسبت به دادههای تجربی کمتر از مدلهای پیشین است. نتایج این طرح در حوزهی مهندسی مواد، مکانیک و ه
دانشگاه صنعتی امیرکبیر: ارائهی مدلی جهت پیشبینی رفتار نانوکامپوزیتها با درصد خطای کمتر
در سالهای اخیر، پلیمرهای تقویتشده با نانوذرات مورد توجه پژوهشگران بیشماری قرار گرفته است. لذا پیش بینی صحیح مدول الاستیسیتهی پلیمر تقویت شده با نانوذرات موضوع مهمی است که نیاز به انجام آزمایشها را کاهش داده و در نتیجه منجر به کم شدن هزینههای آزمایشگاهی مربوطه میشود.
به گفتهی دکتر سعید صابر سمندری، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مهمترین هدف این پژوهش پیشبینی صحیح مدول الاستیسیتهی نانوکامپوزیتهای پلیمری با استفاده از روشهای المان محدود و با کمترین درصد خطا نسبت به مقادیر آزمایشگاهی بوده است.
وی در خصوص اهمیت نتایج این تحقیق عنوان کرد: «در کامپوزیتها (بدون حضور نانوذرات) پدیدهی جدایش(debonding) بین فاز تقویتکننده و زمینهی پلیمری اهمیت چندانی ندارد و فرض تماس ایدهآل در عمدهی موارد صحیح است. در مدلهای تئوری ارائه شده در مطالعات قبل نیز، همواره فرض بر این بوده است که تماس مابین تقویت کننده در مقیاس نانو و ماتریس زمینه، از نوع تماس ایدهآل است. در حالیکه این فرض در نانوکامپوزیتها همواره فرض صحیحی نیست. به گونهای که عموماً مقادیر عددی اختلاف قابل توجهی را با مقادیر تجربی خصوصاً در درصدهای وزنی بالای نانوذرات دارا هستند.»
به گفتهی این محقق در این طرح از ایدهی جدایش مابین نانوذره و ماتریس برای بهبود پیشبینی مقادیر مدول الاستیسیته عددی استفاده شده است.
به کمک مدل ارائه شده در این طرح میتوان مدول عددی نانوکامپوزیتها را با درصد خطای پایینی نسبت به مقادیر تجربی تخمین زد. طبق نتایج این پژوهش در نظر گرفتن جدایش، سبب شده تا درصد خطا بین مدول حاصل از نتایج آزمایشگاهی و مدول پیشبینی شدهی عددی از ۲۷% به ۷% کاهش یابد. در نتیجه نیاز به انجام آزمونهای آزمایشگاهی به حداقل میرسد.
این تحقیقات حاصل تلاشهای دکتر سعید صابرسمندری، دکتر مجتبی صدیقی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و مهدی حیدری میبدی- فارغ التحصیل کارشناسی ارشد از این دانشگاه- است که نتایج آن در مجلهی Composites Science and Technology (جلد ۱۱۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۷۹ تا ۳۸۵) منتشر شده است.
به گفتهی دکتر سعید صابر سمندری، عضو هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مهمترین هدف این پژوهش پیشبینی صحیح مدول الاستیسیتهی نانوکامپوزیتهای پلیمری با استفاده از روشهای المان محدود و با کمترین درصد خطا نسبت به مقادیر آزمایشگاهی بوده است.
وی در خصوص اهمیت نتایج این تحقیق عنوان کرد: «در کامپوزیتها (بدون حضور نانوذرات) پدیدهی جدایش(debonding) بین فاز تقویتکننده و زمینهی پلیمری اهمیت چندانی ندارد و فرض تماس ایدهآل در عمدهی موارد صحیح است. در مدلهای تئوری ارائه شده در مطالعات قبل نیز، همواره فرض بر این بوده است که تماس مابین تقویت کننده در مقیاس نانو و ماتریس زمینه، از نوع تماس ایدهآل است. در حالیکه این فرض در نانوکامپوزیتها همواره فرض صحیحی نیست. به گونهای که عموماً مقادیر عددی اختلاف قابل توجهی را با مقادیر تجربی خصوصاً در درصدهای وزنی بالای نانوذرات دارا هستند.»
به گفتهی این محقق در این طرح از ایدهی جدایش مابین نانوذره و ماتریس برای بهبود پیشبینی مقادیر مدول الاستیسیته عددی استفاده شده است.
به کمک مدل ارائه شده در این طرح میتوان مدول عددی نانوکامپوزیتها را با درصد خطای پایینی نسبت به مقادیر تجربی تخمین زد. طبق نتایج این پژوهش در نظر گرفتن جدایش، سبب شده تا درصد خطا بین مدول حاصل از نتایج آزمایشگاهی و مدول پیشبینی شدهی عددی از ۲۷% به ۷% کاهش یابد. در نتیجه نیاز به انجام آزمونهای آزمایشگاهی به حداقل میرسد.
این تحقیقات حاصل تلاشهای دکتر سعید صابرسمندری، دکتر مجتبی صدیقی- اعضای هیأت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر- و مهدی حیدری میبدی- فارغ التحصیل کارشناسی ارشد از این دانشگاه- است که نتایج آن در مجلهی Composites Science and Technology (جلد ۱۱۷، شماره ۱، سال ۲۰۱۵، صفحات ۳۷۹ تا ۳۸۵) منتشر شده است.
